本文旨在使读者更好地理解聚焦离子束(FIB)仪器的基本科学、技术和最常见的应用。本文首先概述了各种类型的FIB仪器及其配置，讨论了基本组件，并仅在帮助操作员获得所需结果的范围内解释了它们的功能。解释离子光学柱的组成部分如何形成和引导离子束到所需的目标位置，然后提供。本文还回顾了许多不同的附件和选项，使仪器在所有不同的应用程序中实现其全部潜力。接下来是与离子束与样品相互作用相关的物理过程的详细分析。最后，对最突出的FIB应用进行了完整的概述。

本文综述了用于生成三维微观结构数据集的表征方法。方法包括机械材料去除连续切片法和聚焦离子束断层扫描法。本文描述了这些数据集如何用于材料加工和材料响应过程中微观结构演化的真实三维模拟。并解释了三维实验数据是如何在相场建模和有限元模拟中实际输入和使用的。

三维显微镜可用于揭示隐藏在不透明材料中的三维(3D)特征的形状、分布和连通性。本文讨论了几种可用于生成3D图像的实验技术。这些技术包括串行切片、聚焦离子束断层扫描、原子探针断层扫描和x射线显微断层扫描。九个案例研究被提出，代表了各个研究小组目前工作的3D显微镜使用串行切片和说明基本实验技术的变体。本文还讨论了利用先进的计算机软硬件进行三维微结构重建和可视化的技术。